Роговица - Cornea

Роговица
Роговица.png
Схематическая диаграмма человеческого глаза, показывающая роговицу, отделенную от склеры лимбом роговицы.
Подробности
Часть Перед глазами
Система Визуальная система
Функция Преломлять свет
Идентификаторы
латинский роговица
MeSH D003315
TA98 A15.2.02.012
TA2 6744
FMA 58238
Анатомическая терминология

Роговица является прозрачной передней частью глаза , которая охватывает радужную оболочка , зрачок и передняя камеру . Роговица вместе с передней камерой и хрусталиком преломляет свет, составляя примерно две трети общей оптической силы глаза . У человека преломляющая сила роговицы составляет примерно 43 диоптрии . Форму роговицы можно изменить с помощью хирургических процедур, таких как LASIK .

Хотя роговица обеспечивает большую часть фокусирующей способности глаза, ее фокус фиксирован. Аккомодация (перефокусировка света для лучшего обзора ближних объектов) достигается за счет изменения геометрии линзы. Медицинские термины, связанные с роговицей, часто начинаются с приставки « керат- » от греческого слова κέρας, рог .

Состав

Роговица имеет немиелинизированные нервные окончания, чувствительные к прикосновению, температуре и химическим веществам; прикосновение к роговице вызывает непроизвольный рефлекс закрытия века . Поскольку прозрачность имеет первостепенное значение, здоровая роговица не имеет кровеносных сосудов и не нуждается в них. Вместо этого кислород растворяется в слезах, а затем распространяется по роговице, чтобы сохранить ее здоровье. Точно так же питательные вещества переносятся путем диффузии из слезной жидкости через внешнюю поверхность и водянистой влаги через внутреннюю поверхность. Питательные вещества также поступают через нейротрофины, поступающие по нервам роговицы. У человека роговица имеет диаметр около 11,5 мм, толщину 0,5–0,6 мм в центре и 0,6–0,8 мм на периферии. Прозрачность, отсутствие сосудов, наличие незрелых резидентных иммунных клеток и иммунологические привилегии делают роговицу особой тканью.

Самый распространенный растворимый белок в роговице млекопитающих - это альбумин .

Роговица человека граничит со склерой через лимб роговицы . У миног роговица является исключительно продолжением склеры и отделена от кожи над ней, но у более продвинутых позвоночных она всегда сливается с кожей, образуя единую структуру, хотя и состоящую из нескольких слоев. У рыб и водных позвоночных в целом роговица не играет никакой роли в фокусировке света, поскольку она имеет практически такой же показатель преломления, что и вода.

Микроанатомия

Вертикальный разрез роговицы человека от края. (Вальдейер.) Увеличенное. 1: Эпителий . 2: Передняя эластическая пластинка . 3: собственная субстанция . 4: Задняя эластическая пластинка (десцеметовая перепонка). 5: Эндотелий из передней камеры . а: Косые волокна в переднем слое собственной субстанции . b: ламели волокна которых разрезаны поперек, образуя точечный вид. c: Тельца роговицы на срезе выглядят веретенообразными . d: пластинка, волокна которой продольно разрезаны. д: переход к склере с более отчетливой фибрилляцией, покрытой более толстым эпителием . е: Мелкие кровеносные сосуды пересекаются около края роговицы.
Поперечный разрез роговицы, полученный с помощью SD-OCT.

Роговица человека состоит из пяти слоев (возможно, шести, если включен слой Дуа ). Роговица других приматов состоит из пяти известных слоев. У кошек, собак, волков и других хищников роговиц всего четыре. Слои роговицы человека от переднего до заднего:

  1. Эпителий роговицы : чрезвычайно тонкийслоймногоклеточной эпителиальной ткани (неороговевший многослойный плоский эпителий) из быстрорастущих и легко регенерируемых клеток , влажных от слез . Неравномерность или отек эпителия роговицы нарушает гладкость границы раздела воздух / слезная пленка, что является наиболее важным компонентом общей преломляющей силы глаза, тем самым снижая остроту зрения. Он является непрерывным с эпителием конъюнктивы и состоит из примерно 6 слоев клеток, которые постоянно отслаиваются на обнаженном слое и регенерируются путем размножения в базальном слое.
  2. Слой Боумена (также известный как передняя ограничивающая мембрана ): при обсуждении вместо субэпителиальной базальной мембраны слой Боумена представляет собой жесткий слой, состоящий из коллагена (в основном коллагеновых фибрилл типа I), ламинина , нидогена , перлекана и других HSPG, которые защищают строма роговицы. При обсуждении как отдельного объекта от субэпителиальной базальной мембраны, слой Боумена можно описать как бесклеточную конденсированную область апикальной стромы, состоящую в основном из случайно организованных, но плотно сплетенных коллагеновых фибрилл. Эти фибриллы взаимодействуют и прикрепляются друг к другу. Этот слой имееттолщину от8 до 14 микрометров (мкм) и отсутствует или очень тонкий у неприматов.
  3. Строма роговицы (также собственная субстанция ): толстый прозрачный средний слой, состоящий из правильно расположенных коллагеновых волокон вместе с редко распределенными взаимосвязанными кератоцитами , которые являются клетками для общего восстановления и поддержания. Они параллельны и накладываются друг на друга, как книжные страницы. Строма роговицы состоит примерно из 200 слоев, состоящих в основном из коллагеновых фибрилл I типа. Каждый слой составляет 1,5-2,5 мкм. До 90% толщины роговицы состоит из стромы. Есть 2 теории о том, как возникает прозрачность роговицы:
    1. Структура решетки фибрилл коллагена в строме. Рассеяние света отдельными фибриллами компенсируется деструктивной интерференцией от рассеянного света от других отдельных фибрилл.
    2. Для обеспечения прозрачности расстояние между соседними фибриллами коллагена в строме должно быть <200 нм. (Гольдман и Бенедек)
  4. Десцеметовая мембрана (также задняя ограничивающая мембрана ): тонкий бесклеточный слой, который служит модифицированной базальной мембраной эндотелия роговицы, из которой происходят клетки. Этот слой состоит в основном из фибрилл коллагена IV типа, менее жестких, чем фибриллы коллагена I типа, и имеет толщину около 5-20 мкм, в зависимости от возраста пациента. Непосредственно перед мембраной Десцемета, очень тонкий и прочный слой, слой Дуа, толщиной 15 микрон, способный выдерживать давление от 1,5 до 2 бар.
  5. Эндотелий роговицы : простой плоский или низкий кубовидный монослой толщиной около 5 мкм из богатых митохондриями клеток. Эти клетки отвечают за регулирование транспорта жидкости и растворенных веществ между водным и стромальным отделами роговицы. (Термин эндотелий здесь неверно употреблен . Эндотелий роговицы омывается водянистой влагой, а не кровью или лимфой , и имеет совершенно иное происхождение, функцию и внешний вид, чем эндотелий сосудов .) В отличие от эпителия роговицы, клетки эндотелия не регенерировать. Вместо этого они растягиваются, чтобы компенсировать мертвые клетки, что снижает общую плотность клеток эндотелия, что влияет на регуляцию жидкости. Если эндотелий больше не может поддерживать надлежащий баланс жидкости, произойдет набухание стромы из-за избытка жидкости и последующая потеря прозрачности, что может вызвать отек роговицы и нарушить прозрачность роговицы и, таким образом, ухудшить формируемое изображение. Пигментные клетки радужки, отложившиеся на эндотелии роговицы, иногда могут быть вымыты водными потоками в виде четкого вертикального рисунка - это известно как веретено Крукенберга .

Нервное питание

Роговица является одним из наиболее чувствительных тканей организма, так как она плотно иннервирована с чувствительными нервными волокнами через офтальмологическое разделение на тройничном нерве путем 70-80 длинных цилиарных нервов . Исследования показывают, что плотность болевых рецепторов в роговице в 300-600 раз больше, чем в коже, и в 20-40 раз больше, чем в пульпе зуба , что делает любое повреждение структуры мучительно болезненным.

Ресничные нервы проходят под эндотелием и выходят из глаза через отверстия в склере, помимо зрительного нерва (который передает только оптические сигналы). Нервы входят в роговицу через три уровня; склеральный, эписклеральный и конъюнктивальный . Большинство пучков образуют сеть в строме, из которой волокна снабжают различные области. Три сети: срединная, субэпителиальная / суббазальная и эпителиальная. Рецептивные поля каждого нервного окончания очень большие и могут перекрываться.

Роговичные нервы субэпителиального слоя оканчиваются рядом с поверхностным эпителиальным слоем роговицы в виде логарифмической спирали . Плотность эпителиальных нервов уменьшается с возрастом, особенно после седьмого десятилетия.

Функция

Преломление

Оптический компонент предназначен для создания уменьшенного перевернутого изображения на сетчатке. Оптическая система глаза состоит не только из двух, но и из четырех поверхностей: две на роговице, две на хрусталике. Лучи преломляются к средней линии. Далекие лучи из-за своей параллельности сходятся к точке на сетчатке. Роговица пропускает свет под самым большим углом. И водянистая влага, и стекловидное тело имеют показатель преломления 1,336–1,339, тогда как роговица имеет показатель преломления 1,376. Поскольку изменение показателя преломления между роговицей и водянистой влагой относительно мало по сравнению с изменением на границе раздела воздух-роговица, оно имеет незначительный эффект преломления, обычно -6 диоптрий. Роговица считается линзой с положительным мениском . У некоторых животных, таких как виды птиц, хамелеоны и виды рыб, роговица также может фокусироваться.

Прозрачность

Роговица стала непрозрачной после смерти.

После смерти или удаления глаза роговица впитывает водянистую влагу, утолщается и становится мутной. Прозрачность можно восстановить, поместив его в теплую, хорошо вентилируемую камеру при 31 ° C (88 ° F, нормальная температура), позволяя жидкости покинуть роговицу и стать прозрачной. Роговица забирает жидкость из водянистой влаги и мелких кровеносных сосудов лимба, но насос выбрасывает жидкость сразу после входа. При нехватке энергии насос может выйти из строя или работать слишком медленно, чтобы компенсировать это, что приведет к отеку. Это происходит в случае смерти, но мертвый глаз можно поместить в теплую камеру с резервуаром с сахаром и гликогеном, который обычно сохраняет роговицу прозрачной в течение как минимум 24 часов.

Эндотелий контролирует это перекачивающее действие, и, как обсуждалось выше, его повреждение является более серьезным и является причиной непрозрачности и отека. Когда происходит повреждение роговицы, например, при вирусной инфекции, коллаген, используемый для восстановления процесса, распределяется нерегулярно, что приводит к непрозрачному участку (лейкоме).

Клиническое значение

Наиболее частые заболевания роговицы:

  • Ссадина роговицы - заболевание, связанное с потерей поверхностного эпителиального слоя роговицы глаза в результате травмы поверхности глаза.
  • Дистрофия роговицы - состояние, при котором одна или несколько частей роговицы теряют свою обычную прозрачность из-за скопления мутного материала.
  • Язва роговицы - воспалительное или инфекционное заболевание роговицы, сопровождающееся нарушением ее эпителиального слоя с поражением стромы роговицы.
  • Неоваскуляризация роговицы - чрезмерное врастание кровеносных сосудов из сосудистого сплетения лимба в роговицу, вызванное недостатком кислорода из воздуха.
  • Дистрофия Фукса - облачное утреннее зрение.
  • Кератит - воспаление роговицы.
  • Кератоконус - дегенеративное заболевание, роговица истончается и меняет форму, становясь больше похожей на конус.
  • Инородное тело роговицы - одна из самых распространенных профессиональных опасностей, которые можно предотвратить.

Управление

Изображение роговицы, радужки и хрусталика с помощью щелевой лампы (показывает катаракту легкой степени )

Хирургические процедуры

Различные техники рефракционной хирургии глаза изменяют форму роговицы, чтобы уменьшить потребность в корректирующих линзах или иным образом улучшить рефракционное состояние глаза. Во многих методах, используемых сегодня, изменение формы роговицы выполняется путем фотоабляции с использованием эксимерного лазера .

Также в разработке находятся синтетические роговицы (кератопротезы). Большинство из них представляют собой просто пластиковые вставки, но есть также вставки, состоящие из биосовместимых синтетических материалов, которые способствуют врастанию ткани в синтетическую роговицу, тем самым способствуя биоинтеграции. Другие методы, такие как магнитные деформируемые мембраны и оптический когерентный транскраниальный магнитная стимуляция на сетчатке глаза человека все еще в очень ранней стадии исследований.

Прочие процедуры

Ортокератология - это метод, в котором используются специальные жесткие или жесткие газопроницаемые контактные линзы для временного изменения формы роговицы с целью улучшения рефракционного состояния глаза или уменьшения потребности в очках и контактных линзах.

В 2009 году исследователи из Медицинского центра Университета Питтсбурга продемонстрировали, что стволовые клетки, собранные из роговицы человека, могут восстанавливать прозрачность, не вызывая реакции отторжения у мышей с повреждением роговицы. Было обнаружено, что при заболеваниях эпителия роговицы, таких как синдром Стивенса-Джонсона, стойкая язва роговицы и т. Д., Аутологичные контралатеральные (нормальные) супрабазальные лимфатические клетки, полученные in vitro, являются эффективными лимбальными стволовыми клетками роговицы, поскольку расширение на основе амниотической мембраны является спорным. Доказано, что при эндотелиальных заболеваниях, таких как буллезная кератопатия, эффективны клетки-предшественники эндотелия роговицы трупа. Ожидается, что недавно появившиеся технологии тканевой инженерии будут способны увеличивать клетки роговицы одного трупа-донора и использовать их в более чем одном глазу пациента.

Удержание роговицы и проницаемость при местной доставке лекарств в глаз

Большинство офтальмологических терапевтических агентов вводят в глаза местным путем. Роговица является одним из основных препятствий для распространения лекарств из-за ее высокой непроницаемости. Его постоянное орошение слезной жидкостью также приводит к плохому удержанию терапевтических агентов на поверхности глаза. Плохая проницаемость роговицы и быстрое вымывание терапевтических агентов с поверхности глаза приводят к очень низкой биодоступности лекарств, вводимых местно (обычно менее 5%). Плохое удерживание составов на поверхностях глаза потенциально можно улучшить с помощью мукоадгезивных полимеров. Проницаемость лекарственного средства через роговицу можно улучшить, добавив усилители проникновения в составы для местного применения.

Трансплантация

Если в строме роговицы появляется визуально значимое помутнение, неровности или отек, можно провести трансплантацию роговицы умершего донора . Поскольку в роговице нет кровеносных сосудов, проблем с отторжением новой роговицы также немного .

Когда для трансплантации необходима роговица, например, из глазного банка, лучшей процедурой является удаление роговицы из глазного яблока, предотвращая поглощение роговицей водянистой влаги.

Существует глобальная нехватка донорской роговицы, что серьезно ограничивает доступность трансплантатов роговицы в большинстве стран мира. Исследование, проведенное в 2016 году, показало, что 12,7 миллиона людей с нарушениями зрения нуждались в трансплантации роговицы, и только 1 роговица была доступна на каждые 70 необходимых. Во многих странах существуют многолетние списки ожидания на операцию по пересадке роговицы из-за нехватки донорских роговиц. Только несколько стран постоянно имеют достаточно большое количество донорских роговиц, чтобы удовлетворить местный спрос без списка ожидания, включая США, Италию и Шри-Ланку.

Смотрите также

использованная литература

Общие ссылки

внешние ссылки